スペクトラム分析繊維: 利点と特徴 1利点 - 高い敏感度 - 光スペクトル解析 光ファイバーは光スペクトルを検出し分析する際の高感度で,弱い光信号さえも捕捉し,高精度で電気信号に変換することができます.例えば環境モニタリングにおいて,この装置は,物質の吸収や放出スペクトルを分析することによって,空気や水中の非常に低濃度の汚染物質を検出することができます繊維がスペクトル検出の感度を向上させる能力により より正確で詳細な分析が可能になります - 波長幅が広い 波長範囲が広いので,紫外線 (UV) から赤外線 (IR) までの様々な周波数に対応できます.この幅広い範囲では,様々な物質を分析できます.例えば,生物医学研究では,異なる生物分子の熒光スペクトルを分析するために使用できます.放射波長は可視線から近赤外線までこの広い波長帯域により,異なる波長を持つ異なる光学チャンネルがデータ送信に使用される通信などのアプリケーションにも適しています. - 柔軟性 と 小ささ 光ファイバーは他の光ファイバーと同様に 非常に柔軟で 信号の質を大幅に損なうことなく 狭い空間を曲がり 経路することができますその 小ささ に よっ て,コンパクト な 光谱 装置 に 統合 できる例えば,フィールド分析に使用されるポータブルスペクトロメーターでは,繊維は簡単に巻き込み,デバイス内に置くことができます.この柔軟性と小さなサイズも,それを理想的にします インサイトまたはリモートセンシングアプリケーション届くのが難しい場所に挿入したり 長い距離でスペクトル情報を伝達するために使ったりできます - 電磁気干渉に対する免疫 - 繊維ベースのスペクトル分析の使用の重要な利点の1つは,電磁気干渉 (EMI) に対する免疫です.高功率の電気機器や電波送信機の近くにあるような産業用環境ですEMI は,従来の電子センサーに干渉が発生し,誤った読み取りを引き起こす可能性があります.しかし,スペクトル分析ファイバーは,EMIの影響を受けません.この特性により,信頼性と精度の高いスペクトルデータを取得できます.特に精度が極めて重要なアプリケーションでは,例えば実験室級スペクトロスコピーや騒音のある電磁気環境における弱い光信号の検出などです. - 低損失と高い信号とノイズ比 信号伝達中に光学損失が低いため 光信号は最小限の衰弱で 繊維を通って長い距離を移動できます騒音 を 拒絶 する 能力 に 加わっ て信号とノイズ比 (SNR) は高い.スペクトロスコピカルアプリケーションでは,弱いスペクトル特性と背景ノイズとの区別のために高いSNRが不可欠です.例えば,ラーマン光谱で材料の分子構造を分析するために使用されるスペクトル分析ファイバーの低損失と高SNR特性により,ラーマンピークを明確に識別できます低ラーマン散乱横断を持つサンプルでも. 2特徴 - 物質に依存するスペクトル反応 - スペクトル分析ファイバーのスペクトル反応は,その材料に依存します.異なる繊維材料は,異なる波長で異なる屈折率と吸収係数を持っています例えば,シリカ基質の繊維は 波長の広い範囲で透明です 視覚から赤外線までしかし,他の材料で作られた特殊繊維は,特定の波長領域で吸収または放出特性を強化することがあります.この材料依存特性により,特定のスペクトル分析アプリケーションのための繊維のカスタマイズが可能になります.適切な繊維材料を選択することによって,対象波長範囲にファイバーの応答を最適化することができます. - 単調モードと多調モードオプション - スペクトル解析繊維は単調式または多調式として設計することができます.単調式繊維は小さなコア直径を持ち,光伝播の1つのモードのみを許可します.高画位解像度で,明瞭な光経路で正確なスペクトル分析を必要とするアプリケーションに適しています一方,マルチモード繊維は,より大きなコア直径を持ち,複数の光伝播モードをサポートすることができます.光を集める能力が高くなるアプリケーションに より適しています低解像度スペクトロスコープ検出の応用では,高精度スペクトル詳細よりも広い範囲の光を検出することに重点を置いています. 応用シナリオ 1生物医学研究と診断 生物医学研究では,スペクトル分析繊維は,体内および体外スペクトロスコピー分析に使用されます.カテーテルや内視鏡で体内に挿入して,組織の発光または吸収スペクトルを測定することができます.例えば,がん検出では,ポルフィリンなどのバイオマーカーのスペクトルシグナレーションを分析することで,異常細胞の存在を特定するのに役立ちます.特徴的な熒光スペクトルを持つものイン・ビトロ診断では,血液や尿などの生物学的液体のスペクトルを分析するために,実験室スペクトロメーターで使用されます.これらの液体のスペクトル変化を分析することによって,身体の生理学的および病理学的状態についての貴重な情報を提供することができます病気に関連した代謝物の検出などです. 2環境監視 - 繊維は,大気,水,土壌の化学組成を分析するために,環境モニタリングに広く使用されています. 空気の質モニタリングでは,硫黄二酸化物,窒素酸化物水質分析では重金属,栄養素の有無をモニタリングできる. 水質分析では,重金属,栄養素の有無をモニタリングできる.,水中の水銀のような重金属の濃度を検出できます 土壌分析では土壌サンプルの近赤外線反射スペクトルを分析することで 有機物質と栄養素の含有量を決定するのに役立ちます. 3材料科学と化学分析 - 材料科学では,スペクトル分析繊維は材料の性質を特徴付けるための不可欠なツールです.材料の分子構造と化学結合を分析するために,ラーマン光谱と赤外線光谱で使用されます.例えば,半導体産業では,晶格の振動スペクトルを分析することによって半導体ウエファの質を監視するために使用できます.化学分析では,化学物質を特定し定量化するために使用されます製薬業界では 薬物の純度や成分を スペクトル指紋で分析できます繊維 が 詳細 な スペクトル 情報を 提供 する 能力 は,材料 の 物理 的,化学 的 特性 を 理解 する こと に 役立ち,品質 管理 プロセス に 役立つ. 4電気通信 - 電信では,光学信号の監視とネットワーク管理においてスペクトル分析繊維が役割を果たします.光通信チャネルの適切な動作を確保するために,波長分割マルチプレックス (WDM) 信号を分析するために使用できます.信号のスペクトル特性を監視することで 信号の劣化,波長漂流,クロスストックなどの問題を検出できますインフラストラクチャのモニタリングのために光ファイバーセンサーで使用できます例えば,電気通信ネットワークの信頼性を維持するために不可欠な温度,ストレッチ,光ケーブルの振動などの物理的な変化を検出できます.
